專利名稱:數(shù)字減法系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于數(shù)字減法系統(tǒng)的，這種系統(tǒng)同X射線電視系統(tǒng)結(jié)合起來，對X射線電視系統(tǒng)給出的透視象進(jìn)行實時數(shù)字圖象處理。
數(shù)字減法系統(tǒng)主要應(yīng)用于血管造影攝影，它可以使X射線電視系統(tǒng)給出的透視象圖象信號數(shù)字化，在數(shù)字信號的形式下，減去掩象(マスク像)，描繪出與掩象的差象-造影部位，亦即血管象，然后加以顯示和觀察。
對于數(shù)字減法系統(tǒng)來說，血管像的描繪方法是多種多樣的有的以造影劑到達(dá)目標(biāo)部位之前的圖象(掩象)和到達(dá)目標(biāo)部位后的圖象(活象-ラィブ像)相減而得到的差象的時間差為基礎(chǔ);有的以不同波長的X射線象的差象的能量差為基礎(chǔ);有的則以不同時間內(nèi)用特性不同的兩種濾波器得到差象的濾波器特性差為基礎(chǔ)，等等。
然而，無論以上述哪一種方法為基礎(chǔ)的數(shù)字減法系統(tǒng)，要降低X射線量子噪聲(量子ノイス)的影響，往往都得使用與X射線直接攝影相同程度的射線劑量，此外，還要分別得到掩象和活象，因此，受檢人員受到的輻射線劑量相當(dāng)可觀。
另一方面，對于血管造影攝影來說，造影劑通常由靜脈注入，隨著來自心臟的血流流入檢查部位，之后，由檢查部位流出。
因此，作為數(shù)字減法系統(tǒng)得到的檢查部位差的圖象(以下簡稱差象)，首先顯現(xiàn)出的是靠近心臟的粗動脈，其次是末梢細(xì)血管，但在末梢細(xì)血管出現(xiàn)時，粗血管中的造影劑已經(jīng)流出，所以粗血管已經(jīng)消失，或者正在消失，在這種情況下，借助于上述任何一種方法都不能用一幀圖象把造影跡流動的軌跡象從粗血管到細(xì)血管顯示出來，并加以觀察。
本發(fā)明的目的在于提供這樣一種數(shù)字減法系統(tǒng)，通過改善減輕X射線量子噪聲(量子ノイス)的影響，不僅能以與X射線透視時同樣少的X射線劑量得到質(zhì)量良好的差象(圖象)，而且能以造影劑移動軌跡的形式，在一幀圖象上把造影劑移動中顯現(xiàn)出的圖象重復(fù)顯示出來，例如，把粗血管到細(xì)血管的圖象同時顯示出來，加以觀察。
本發(fā)明的數(shù)字減法系統(tǒng)，配備有第一圖象存儲器和第二圖象存儲器，它們分別具有存儲一幀象面所需要的存儲容量，能存儲X射線電視系統(tǒng)產(chǎn)生的透視像中各個象素，把各象素中在規(guī)定時間內(nèi)較大的存儲在第一圖象存儲器，而把較小的存儲在第二圖象存儲器，讀出第一、第二存儲器的存儲內(nèi)容，并就各象素進(jìn)行減法運(yùn)算，然后以圖象形式把作為運(yùn)算結(jié)果的圖象信號顯示出來。
現(xiàn)就附圖中介紹的實例加以說明。根據(jù)附圖，普通X射線電視系統(tǒng)的組成有X射線源1，它對受檢人員2輻照X射線;圖象增強(qiáng)器3，它把受檢人員的X射線透視象變換成亮度增強(qiáng)的光學(xué)圖象;攝象管4，它把圖象增強(qiáng)器3輸出的光學(xué)圖象變換成圖象信號，以及攝象機(jī)控制器5和監(jiān)視電視機(jī)6。
X是進(jìn)行數(shù)字減法運(yùn)算的圖象處理裝置，它由開關(guān)11、11′，對數(shù)變換器12，A-D變換器13，兩個多路轉(zhuǎn)換器(マルチプレクサ)141、142，兩個比較器151、152，存儲數(shù)字化圖象信號的各象素的兩個幀存儲器161、162，讀出幀存儲器161、162的存儲內(nèi)容并就各象素相減的減法器(運(yùn)算器)17，增強(qiáng)電路18，D-A變換器19，面板(圖中末示出)以及對各部分定時控制的控制器20等組成。
比如，當(dāng)一幀象面具有512×512個象素時，幀存儲器161、162分別具有512×512的存儲區(qū)，與各個象素相對應(yīng)，而且各個區(qū)是嚴(yán)格對應(yīng)的，例如具有8位容量。
對于上述組成，在進(jìn)行受檢人員定位所需要的一般透視時，只要操作控制器20的面板(圖中末示出)，就可通過控制器20把開關(guān)11、11分別接在圖中的(イ)側(cè)。在這種狀態(tài)下，X射線源1做好準(zhǔn)備并對受檢人員輻照X射線。穿過受檢人員2的X線，借助于圖象增強(qiáng)器3變換成光學(xué)圖象，并且亮度增強(qiáng)。圖象增強(qiáng)器3輸出的光學(xué)圖象由攝象管4變換成圖象信號，這個圖象信號原封不動地送給監(jiān)視電視機(jī)6，而電視機(jī)6和普通X射線電視系統(tǒng)一樣，把X線透視象顯示出來。
受檢人員2定位之后，只要觸動面板上的圖象處理開始按鈕(圖中末示出)，就可通過來自控制器20的控制信號把開關(guān)11、11′接到與圖示相反的(ロ)側(cè)，然后用圖中未示出的注射器給受檢人員注入造影劑。在造影劑隨著血流即將進(jìn)入圖象增強(qiáng)器3的視野之前，幀存儲器161首先把全部象素區(qū)預(yù)置最大值，而幀存儲器162把全部象素區(qū)預(yù)置最小值。存儲器161、162的預(yù)置，在控制器20的控制下進(jìn)行。
在造影劑即將進(jìn)入圖象增強(qiáng)器之前，例如以造影劑注射開始為基準(zhǔn)經(jīng)過一定時間之后，借助于來自控制器20的控制信號，在一幀期間，把多路轉(zhuǎn)換器141、142接通，把最大值輸入幀存儲器161的全部象素區(qū)，而把最小值輸入幀存儲器162的全部象素區(qū)。此時，比較器151、152在控制器20的控制下，不起比較作用。
幀存儲器161、162預(yù)置后，多路轉(zhuǎn)換器141、142接通，使A-D變換器13的輸出分別作為比較器151、152的一個輸入，與此同時，恢復(fù)比較器的比較功能。結(jié)果，攝象管4依次輸出每一幀的圖象信號，然后通過對數(shù)變換器12進(jìn)行對數(shù)變換。這是因為只取目標(biāo)大小與背景信號大小之比，而背景信號與圖象信號大小的絕對值無關(guān)。所以可以得到血管等的清晰的圖象，而與骨頭是否重迭無關(guān)。在不通過對數(shù)變換器12時，把開關(guān)11轉(zhuǎn)接到(八)側(cè)。
經(jīng)過對數(shù)變換的圖象信號，借助于A-D變換器13實現(xiàn)數(shù)字化，然后送給比較器151、152。在比較器151中，將幀存儲器161讀出的數(shù)值和現(xiàn)在輸入的一幀數(shù)字圖象信號，就同一象素進(jìn)行比較，較小的數(shù)值(暗值)存儲在幀存儲器16，的象素區(qū)。
同樣，在比較器152中，將幀存儲器162讀出的數(shù)值和數(shù)字圖象信號，就同一象素進(jìn)行比較，選取較大的數(shù)值(亮值)，存儲在幀存儲器162的各該象素區(qū)。這些比較和存儲操作是在規(guī)定時間，例如圖象增強(qiáng)器的視野內(nèi)有造影劑存在時，反復(fù)進(jìn)行的，之后，X線停止輻照。
結(jié)果，在幀存儲器161中，存儲有人體透視像以及象動畫像那樣依次得到的造影劑圖象軌跡，而在幀存儲器162中只存儲有人體透視象。歸根結(jié)底，幀存儲器162存儲的圖象對應(yīng)于掩象，而幀存儲器161存儲的圖象對應(yīng)于活象。
幀存儲器161、162的存儲內(nèi)容，通過減法器17就相應(yīng)的各象素進(jìn)行減法運(yùn)算，并顯示出造影劑的圖象，亦即含有造影劑的血管象的圖象信號。減法器17輸出的數(shù)字圖象信號送給增強(qiáng)電路18，經(jīng)過對比度放大之后，再由D-A變換器19送出模擬圖象信號，由圖象處理裝置X輸出，然后以圖象的形式在監(jiān)視電視機(jī)6上顯示出來。
因此，在造影劑從圖象增強(qiáng)器的視野流出之前，在監(jiān)視電視機(jī)6上，差象逐漸累積在象面上，就是說，隨著造影劑的流動，例如首先顯示出靠近心臟的粗血管，而細(xì)血管圖像逐漸取代粗血管圖象，從而實時地得到血管象的動畫象，亦即借助于造影劑流動依次得到的差象，同時把造影劑動畫象的軌跡在一幀象面上顯示出來。
來自圖象處理裝置X的輸出，可由電視唱片記錄設(shè)備7記錄下來，也可用多重圖象成象器18以硬拷貝的形式記錄在薄膜上。
這樣，存貯在幀存儲器161、162中的圖象，很少受X射線量子噪聲以及來自電視系統(tǒng)的噪聲的影響，因為各個象素大都是一幀圖象中的最大值和最小值。結(jié)果，不僅改善了S/N比，而且在X射線強(qiáng)度低于一般透視時X射線強(qiáng)度的情況下，可以得到圖象質(zhì)量良好的差象，可把X射線強(qiáng)度降低到現(xiàn)有數(shù)字減法系統(tǒng)的1/10～1/100，而且，不用X射線輻照就可以得到現(xiàn)有系統(tǒng)這樣的掩象。
在所介紹的實施例中，用D-A變換器把減法器輸出的數(shù)字圖象信號變換成模擬圖象信號，然后用監(jiān)視電視機(jī)、電視唱片記錄裝置、多重圖象成象器進(jìn)行圖象顯示，而作為圖象顯示器，也可使用數(shù)字顯示裝置。在這種情況下，可以省略減法器后面設(shè)置的、變數(shù)字圖象信號為模擬圖象信號的D-A變換器。
實施例中，使用幀存儲器，但分辨力不，當(dāng)以一場為一個象面時，也可使用場存儲器。
在實施例中，減法器的輸出也可輸入給直接顯示裝置，在兩者中間設(shè)有幀存儲器，一旦存儲在該存儲器中，可把存儲的圖象很好地顯示出來。
利用本發(fā)明的數(shù)字減法系統(tǒng)，不僅可以顯著降低被檢體接受的X射線劑量，而且可以從粗血管到細(xì)血管同時顯示在一幀圖象上。此外，若象實施例那樣，在A-D變換器的前面設(shè)置對數(shù)變換器，則可把血管象更清晰地顯示出來。
若將存儲各象素中最大值(亮值)的幀存儲器依次更新，則可進(jìn)行描繪時間變化態(tài)勢的TID減法運(yùn)算。
若象實施例那樣，把規(guī)定時間取為造影劑在圖象增強(qiáng)器視野中停留的時間，則可以把從造影劑流入視野內(nèi)到流出的全部狀態(tài)顯示在一個象面上。
附圖為本發(fā)明的一個實施例的框圖。
1、-X射線源;2、-受檢人員;3-圖象增強(qiáng)器(T·I);4-攝象管;5-攝象機(jī)控制器;6-電視監(jiān)視器(顯示裝置);7、-電視唱片記錄設(shè)備;8-多重圖象成象器;X-圖象處理裝置;11、11′-開關(guān);12-對數(shù)變換器;13-A-D變換器;141、142-多路轉(zhuǎn)換器;151、152-比較器(比較裝置);161、162-幀存儲器(圖象存儲裝置);17-減法器(運(yùn)算裝置);18-增強(qiáng)電路;19-D-A變換器。
權(quán)利要求
1.數(shù)字減法系統(tǒng)的特征是，配備有A-D變換器，使X射線電視系統(tǒng)給出的透視象的圖象信號數(shù)字化；第一圖象存儲器和第二圖象存儲器，為存儲數(shù)字化圖象信號的各象素，分別具有存儲一個象面的存儲容量；比較器，就同一象素來比較規(guī)定時間內(nèi)出現(xiàn)的各個象面的數(shù)字化圖象信號，然后把較大的圖象信號存儲在上述第一圖象存儲器，而把較小的圖象信號存儲在上述第二圖象存儲器；運(yùn)算器，讀出規(guī)定時間內(nèi)通過比較得到的上述第一和第二圖象存儲器的存儲內(nèi)容，然后就各象素進(jìn)行減法運(yùn)算。
2.依照權(quán)利要求
第一項記述的數(shù)字減法系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的特征是在A-D變換器的前面設(shè)有對數(shù)變換器，它對透視象的圖象信號進(jìn)行對數(shù)變換。
3.依照權(quán)利要求
的第一或第二項記述的數(shù)字減法系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的特征在于，將造影劑在視野內(nèi)的停留時間作為規(guī)定時間。
專利摘要
主要應(yīng)用于血管造影攝影的數(shù)字減法系統(tǒng)，配備有A/D變換器、第一和第二圖象存儲器、比較器、運(yùn)算器，并在A/D變換器的前面設(shè)有對數(shù)變換器。通過減輕X射線量子噪聲(量子∴∴∴)的影響，不僅能以與X射線透視時同樣少的X射線劑量得到質(zhì)量良好的差象(圖象)，而且能以造影劑移動軌跡的形式，在一幀圖象上把造影劑移動中顯現(xiàn)出的圖象重復(fù)顯示出來。
文檔編號H04N5/321GK85101311SQ85101311
公開日1987年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者西岡弘之, 榮田幸一 申請人:株式會社島津制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan